Mỗi năm, thế giới sản xuất hơn 460 triệu tấn nhựa. Tuy nhiên, loại vật liệu này rất khó phân hủy, trong khi các phương pháp xử lý truyền thống như chôn lấp hoặc đốt đều gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường.
Trong một nghiên cứu mới, nhóm nhà khoa học từ Viện Nghiên cứu Tiên tiến Thượng Hải thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Đại học Phúc Đán đã đề xuất công nghệ chuyển đổi rác thải nhựa thành nhiên liệu hàng không với chi phí thấp hơn các phương pháp trước đây.
Mục tiêu chính là xử lý polyolefin, chủ yếu gồm polyethylene và polypropylene. Đây là hai loại nhựa phổ biến nhất, chiếm hơn 60% lượng rác thải nhựa toàn cầu, nhưng cũng thuộc nhóm khó phân hủy nhất.
Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ mới sử dụng chất xúc tác để cắt các chuỗi phân tử nhựa thành những phân tử hydrocarbon phù hợp với tiêu chuẩn nhiên liệu máy bay.
Một trong những khó khăn lớn của công nghệ trước đây là quá trình hydro hóa polyolefin tạo ra nhiều khí như methane thay vì nhiên liệu lỏng.
Để khắc phục vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã phát triển chất xúc tác mới bằng cách kết hợp niken, coban và silica. Việc bổ sung coban giúp nâng cao hiệu quả xúc tác, kiểm soát tốt hơn quá trình phân cắt các chuỗi carbon dài và tăng tỷ lệ tạo ra các hydrocarbon có từ 8 đến 16 nguyên tử carbon (C8-C16). Đây là nhóm hợp chất chủ yếu được sử dụng trong nhiên liệu máy bay phản lực.
Kết quả là, chất xúc tác này có khả năng định hướng phản ứng tạo ra các hydrocacbon C8-C16 có kích thước trung bình. Quy trình này mang lại hiệu suất chất lỏng ấn tượng là 82,3% và độ chọn lọc cao 79% đối với các ankan C8-C16 trong điều kiện nhẹ nhàng.
Theo các nhà khoa học, một ưu điểm đáng chú ý là chất xúc tác mới không sử dụng các kim loại quý đắt tiền như nhiều công nghệ trước đây. Niken và coban đều có nguồn cung dồi dào và chi phí thấp hơn, mở ra khả năng triển khai ở quy mô công nghiệp trong tương lai.
Dù vậy, công nghệ hiện mới được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Để thương mại hóa, các nhà nghiên cứu vẫn phải giải quyết nhiều thách thức như mở rộng quy mô sản xuất và xử lý sạch rác thải nhựa trước khi đưa vào phản ứng, bởi các tạp chất có thể làm giảm hiệu quả của chất xúc tác.
Nghiên cứu cũng cho thấy nếu toàn bộ quy trình được vận hành bằng nguồn năng lượng tái tạo, lượng phát thải khí nhà kính có thể giảm tới 80% so với phương pháp sản xuất nhiên liệu truyền thống.
